8 Minutės
Žmonės dažnai klausia, kuri pavienė įvykis sukėlė garsiausią kada nors Žemėje užfiksuotą garsą. Trumpas atsakymas: tai priklauso. „Garsiausias“ gali reikšti didžiausią slėgį šaltinyje, aukščiausią decibelų lygį, matuotą prie žmogaus ausų, arba plačiausiai aptiktą akustinį impulsą pasauliniu mastu. Gamta (vulkanai, audros), kosminiai smūgiai ir net laboratoriniai sprogimai konkuruoja tarpusavyje — jie yra matuojami skirtingais būdais ir kiekvienas atskleidžia instrumentų bei kalbos ribas, kai kalbame apie garso intensyvumą ir garso bangas.
Historic contenders: Krakatoa, Tunguska and Hunga Tonga
Istorikai ir mokslininkai dažnai išskiria tris ryškiausius kandidatus, kai skaičiuojama garsiausi įvykiai: 1883 m. Indonezijos Krakatau (Krakatoa) išsiveržimas, 1908 m. Tunguskos atmosferos sprogimas Sibire ir 2022 m. po vandeniu įvykęs Hunga Tonga–Hunga Ha'apai sprogimas. Visi trys sukėlė milžiniškas slėgio bangas, kurios skleidėsi per planetą ir buvo aptiktos įvairiais būdais.
Vaizdas: Po vandeniu įvykęs Hunga Tonga–Hunga Ha'apai išsiveržimas sukėlė vieną iš garsiausių istorijoje užfiksuotų garsų.
Krakatoa yra klasikinis pavyzdys, kurį žino daugelis. Dabartinės liudijimų ataskaitos skelbia, kad sprogimas buvo girdimas daugiau nei už 3 000 kilometrų; barometrai visame pasaulyje užfiksavo atmosferos slėgio impulsą; o jūreiviai, buvę arčiau salos, vėliau teigė, kad garsas galėjo pramušti klausos būgnelius. Šiuolaikinės rekonstrukcijos spėlioja, jog Krakatau sprogimo efektyvūs lygiai galėjo siekti net apie 310 decibelų — beveik neįsivaizduojamas skaičius — o jo smūginė banga, pasak pranešimų, keliavo aplink planetą kelis kartus.
Tunguska yra kitokio tipo kandidatas: greitai judęs meteoroidas arba mažas kometos fragmentas susprogo atmosferoje virš Sibiro 1908 m., išklojęs šimtų kvadratinių kilometrų plotus miško. Išlaisvinta energija vertinama panašiai į didelį sprogimą, prilygstantį kelių megatonų TNT, o slėgio tranzientai, atitinkantys labai galingą sprogimą, buvo užregistruoti tolimose observatorijose. Atstatyti pikio intensyvumo vertinimai statytų Tunguską į panašią kategoriją kaip Krakatau — maždaug 300–315 decibelų pagal kai kuriuos įverčius — tačiau vėlgi, tuo metu niekas nebuvo šalia su moderniais instrumentais, kad būtų tiesiogiai pamatuotas šaltinio pikis.
Moderniojoje eroje, kai veikia tankūs pasauliniai stebėjimo tinklai ir skaitmeniniai duomenys, išsiskiria vienas įvykis: 2022 m. sausio mėn. po vandeniu įvykęs Hunga Tonga–Hunga Ha'apai išsiveržimas. Tas sprogimas sukūrė labai galingą akustinę ir smūginę bangą, kuri keliavo aplink Žemę kelis kartus ir buvo aptikta instrumentų — bei netgi išgirsta — tūkstančius kilometrų nuo įvykio vietos, nuo Aliaskos iki Centrinės Europos. Šis įvykis tapo svarbiu etalonu, kai kalbama apie globalų garsų aptikimą ir infragarso analizę.
Vaizdas: Krakatau kalnas Indonezijoje; jo 1883 metų išsiveržimas dažnai minima tarp garsiausių kada nors užfiksuotų garsų.
How do scientists define and measure “loudest”?
Dalinis painiavos šaltinis yra terminologija ir matavimo metodai. Decibelai (dB) yra logaritminė garso slėgio lygio skalė, palyginta su etaloniniu slėgiu. Žmogaus klausos ribos apima maždaug 0 dB (girdėjimo slenkstis) iki maždaug 120–140 dB (skausmo slenkstis, priklausomai nuo dažnio ir ekspozicijos trukmės). Tačiau ekstremalūs įvykiai sukuria slėgio impulsus ir smūgines bangas, kurios elgiasi kitaip nei kasdieniai garsai: maždaug prie 194 dB ore įprastos garso bangos pradeda formuoti smūgines frontas — staigų, nelyginį slėgio šuolį, panašų į tą, kuris susidaro, kai objektai juda greičiau už garso greitį.
Analizuojant istorinius išsiveržimus ir sprogimus, mokslininkai dažnai rekonstruoja šaltinio slėgius remdamiesi tolimų instrumentų (barometrai, infragarso jutikliai) duomenimis ir liudininkų aprašymais. Krakatau atveju barografai visame pasaulyje užfiksavo atmosferos pulsą; Tunguskos atveju vėliau buvo naudojami seismologiniai ir slėgio duomenys, siekiant apytikriai nustatyti išlaisvintą energiją. Hunga Tonga įvykis buvo skaitmeniniu būdu užfiksuotas modernių infragarso tinklų, palydovų ir meteorologinių stočių, todėl davė žymiai aiškesnį ir kiekybiškai patikimesnį pasaulinį vaizdą apie akustinius impulsus ir bangų sklaidą atmosferoje bei vandenyje.
Decibels, Pascals and what they mean
- Decibelai (dB) matuoja santykinį garso slėgį naudojant logaritminę skalę. Nedideli dB pokyčiai atitinka didelius slėgio skirtumus, todėl vertinant ekstremalias įvykių galias reikia atidžiai skaityti skaičius.
- Slėgis taip pat gali būti išreiškiamas paskalais (Pa); konvertavimas tarp Pa ir dB priklauso nuo etaloninio slėgio ir nuo to, ar garso banga yra įprastinė akustinė banga, ar smūgis (shock wave), turintis nelinearinį pobūdį.
- Esant ekstremaliems slėgiams, įvykio fizinis elgesys (smūgio dominavimas, >garso greičio srautai) verčia paprastus dB palyginimus būti klaidinančiais. Pavyzdžiui, praneštas 270 dB vakuumo eksperimente nereiškia girdimo garso tokiu pačiu dydžiu atmosferoje — be tankios terpės (oro, vandens ar kietos medžiagos) toks impulsas netampa įprastu girdimu garsu.
Modern measurements and laboratory experiments
Hunga Tonga 2022 m. išsiveržimas suteikė aiškiausią šiuolaikinį etaloną. Kadangi mokslininkai užfiksavo įvykį globaliais barometrų ir infragarso jutiklių tinklais, tyrėjai galėjo kiekybiškai nustatyti slėgio pokyčius įvairiuose atstumuose nuo sprogimo židinio. Kai kurios stotys, esančios tik keliasdešimt kilometrų atstumu, užfiksavo labai stiprius viršslėgius — vienas mokslinis punktas, maždaug 68 km nuo kraterio, užfiksavo apytiksliai +1 800 paskalų slėgio šuolį. Perkonvertavus į ekvivalentinį dB pateikiami skaičiai, svyruojantys vidutinio duomenų spektro aukštumose (200–260 dB), tačiau specialistai įspėja, kad tokie palyginimai yra netikslūs: arti išsiveržimo signalo pobūdis priminė sprogimą varomą greitą oro srautą, o ne tradicinį girdimą garso bangos fenomeną.
Mokslininkai taip pat bando atkurti ekstremalius slėgio impulsus laboratorijose. Viename žymiajame eksperimente buvo panaudotas rentgeno lazeris, kuris išgarino menką vandens srovę, sukeldamas staigų mikro-sprogimą ir generuodamas slėgio piką, kurio spėjama reikšmė artėjo prie 270 dB. Skaičiuojant numeriškai, tai garsiau nei kai kurie istoriniai raketų paleidimai (pavyzdžiui, Saturn V arti šaltinio buvo įvertintas maždaug 203 dB), tačiau minėtas laboratorinis eksperimentas vyko vakuumo kameroje. Be tankios terpės, kuri galėtų efektyviai perduoti bangą kaip įprastą garsą, tas slėgio šuolis praktiškai buvo „tylus“ žmogaus ausiai — labiau mechaninis impulsas nei girdima garso banga.
Milton Garcés, Hawai'i universiteto Infragarso laboratorijos vadovas, ši skirtį glaustai apibendrino: tokie slėgio šuoliai beveik vakuume nėra tas pats, kas akustinis sprogimas atmosferoje ar vandenyje. Trumpai tariant, amplitudė vien tik nereiškia girdimo garso stiprumo ar perigų žmonių ausims. Todėl akustinių duomenų interpretacijai būtina atsižvelgti į terpę, atstumą, spektro sudėtį ir signalų nelinearumą.
Human hearing, risk and context
Praktiškai, tai, ką žmonės gali išgirsti ir kas gali pakenkti klausai, priklauso nuo to, kas vyksta atmosferoje ir per kiek laiko trunka ekspozicija. Dauguma žmonių gali toleruoti iki maždaug 140 dB tik labai trumpam impulsui; garsai virš šios ribos yra skausmingi ir gali sukelti akutinį klausos pažeidimą. Sveikatos apsaugos gairės rodo, kad ilgalaikė ekspozicija 85 dB ar aukštesniam lygiui gali laipsniškai sukelti klausos praradimą, 14 minučių buvimas arti 100 dB gali būti žalingas, o net kelių minučių poveikis prie 110 dB kelia rimtą riziką. Lyginant, vakuuminis sprogimas ar supersoninis smūgio frontas ties ugnikalnio židiniu nėra tinkamas etalonas kasdienio klausos saugumo vertinimui.
Klausimas, kuris įvykis „laimi“ titulą, priklauso nuo pasirinkto kriterijaus. Jeigu klausiate, kuris sprogimas pagamino didžiausią pasauliniu mastu užfiksuotą akustinį impulsą su moderniais instrumentais, Hunga Tonga (2022) išsiskiria ir dažnai minima kaip lyderis. Jeigu klausiate, kuris pavienis įvykis galėjo sugeneruoti aukščiausią slėgį ties šaltiniu, istoriniu požiūriu stiprūs kandidatai lieka Krakatau (1883) arba Tunguska (1908), tačiau jų pikai yra rekonstruoti ir nebuvo tiesiogiai matuoti moderniais prietaisais.
Expert Insight
Dr. Rebecca Alvarado, akustikos fizikos specialistė iš Caltech Atmospheric Dynamics Group, pateikia aiškią perspektyvą: "Kai žmonės klausia 'koks buvo garsiausias garsas kada nors', jie dažnai susimaišo suvokiamą garsumą su slėgio impulso energetine magnitudė. Krakatau ir Tunguska buvo milžiniški energijos išsiskyrimo atvejai; jie sukūrė smūgines bangas, kurios buvo aptinkamos visame pasaulyje. Hunga Tonga, kita vertus, buvo užregistruota modernių tinklų ir parodo, kaip vieną įvykį galima aiškiai nubrėžti per visą planetą. Mokslininkams antrasis įvykis yra svarbus, nes mes galime jį kiekybiškai įvertinti. Istorikams ir visuomenei liudininkų pasakojimai apie sudužusius stiklus ir plyšusius ausies būgnelius per Krakatau išlieka dramatiški."
Conclusion
Nėra vienareikšmio, neabejotino atsakymo į klausimą „koks buvo garsiausias garsas istorijoje“. Nugalėtojas priklauso nuo metrikos: ar tai yra grynasis šaltinio slėgis, žmogaus ausiai girdimas intensyvumas tam tikru atstumu, ar aptinkamumas modernių tinklų pagalba. Krakatau (1883) ir Tunguska (1908) lieka ikoniškais istoriniais kandidatais dėl grynos galios; Hunga Tonga (2022) yra aiškiausias šiuolaikinis pavyzdys, nes jis buvo užregistruotas ir analizuotas globalių instrumentų tinklų. Laboratoriniai sprogimai gali pasiekti skaitinius piko slėgius, tačiau be terpės, per kurią garso banga galėtų keliauti kaip įprastas garsas, jie neperduoda girdimo garsumo.
Norint suprasti šiuos įvykius, reikia derinti istorinius įrašus, šiuolaikinius instrumentų duomenis ir atsargų skaitymą, ką reiškia decibelų skaičiai praktiniuose kontekstuose. Galiausiai šis klausimas ne tik skatina smalsumą apie triukšmą, bet ir skatina gilesnį domėjimąsi tuo, kaip energija keliauja per atmosferą, kaip ją registruoja infrasound ir barometriniai tinklai, ir kaip žmonės matuoja, suvokia bei išgyvena ekstremalius fizinius reiškinius. Tokia analizė yra svarbi tiek akustikai, tiek civilinei saugai, tiek gilesniam supratimui apie Žemės ir kosminių įvykių dinamiką.
Šaltinis: smarti
Palikite komentarą